WO2012089153A1

WO2012089153A1 - 一种室内定位移动终端的系统及方法

Info

Publication number: WO2012089153A1
Application number: PCT/CN2011/084985
Authority: WO
Inventors: 沈爱民; 李美祥
Original assignee: 国民技术股份有限公司
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2012-07-05
Also published as: US20130281117A1; CN102573050B; CN102573050A

Abstract

本发明公开了一种室内定位移动终端的系统及方法，所述系统包括：控制端，至少一个被安装在室内的定位节点；其中，所述定位节点用于在所述控制端的控制下，在特定区域内向所述移动终端发送连接信息；以及接收所述移动终端响应的应答信息，测量所述应答信息的信号强度，并将所述应答信息以及信号强度信息传送给所述控制端；所述控制端用于对接收到的所述应答信息和所述信号强度信息进行分析计算以对所述移动终端进行定位。应用本发明，使用者在无需更改现有移动终端的情况下，即实现了对室内移动终端的精确定位，且定位简便，方便人们的使用，具有广泛适用性。

Description

一种室内定位移动终端的系统及方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，具体而言，尤其涉及一种室内定位移动终端的系统及方法。说

背景技术

随着移动通信与移动多媒体应用的大规模普及，带有移动通信和书

多媒体播放功能的便携式终端设备日渐成了人们日常生活中随身携带的必须品。一种《很高频率的射频 IC 卡装置》（申请号为： 200710124354. 7 )公开了一种应用于移动终端设备中的 2. 4GHz射频 IC卡装置及其实现方法。这种 2. 4GHz射频 IC卡装置的一个典型的应用是将射频 IC卡装置装入手机中，并将 2. 4GHz射频通信距离控制在一定范围内，从而实现近距离的手机刷卡的功能。由于这种 2. 4GHz 射频 IC卡装置能够极大的改变人们日常的支付方式，为人们生活提供便利，因此，必将在日常生活中得到大范围的普及。

近年来，随着人们对基于位置的信息服务（LBS, Loca t ion Based Serv ice)的需求增多，基于位置的服务也得到了广泛的关注。在大型商场，娱乐场所，超市购物中心，或停车场等室内环境里，快速而准确的对人员进行定位，对于开展如购物路线引导，停车指示，特定区域商业信息投送等都具有十分积极的意义。

传统的定位移动终端方式主要有 GPS , GSM基站和 Zigbee定位等。 GPS定位方式由于受建筑物遮蔽，天气因素以及卫星讯号干扰影响较大，所以不宜在室内或较封闭环境中使用。而 GSM定位方式则是基于蜂窝移动通信的方式，其本身定位精度低，一般在 50m以上，并且其上、下行通信同样会受到建筑物屏蔽作用的影响，尤其在人流聚集的大型室内环境下通信状况恶劣，定位功能难以实现。 Zigbee 定位方式则主要用于工业现场短距离组网和控制通信， Zigbee模块在人们日常使用的移动终端中并不普遍存在，因此要使用 Zigbee实现定位需要有特定的移动终端设备，成本代价太高，不适合与人们的日常使用。

现有的基于位置的信息服务并不能满足人们快速而精确的定位需求。因此，现有技术还有待于改进。发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种室内定位移动终端的系统及方法，能够对现有的位于室内的移动终端进行快速而精确的定位，定位筒便，方便了人们的使用。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

本发明公开了一种室内定位移动终端的系统，包括：控制端，至少一个被安装在室内的定位节点；其中，所述定位节点用于在所述控制端的控制下，在特定区域内向所述移动终端发送连接信息，以及接收所述移动终端响应的应答信息，测量所述应答信息的信号强度，并将所述应答信息和信号强度信息传送给所述控制端；所述控制端用于对接收到的所述应答信息和所述信号强度信息进行分析计算以对所述移动终端进行定位。

进一步，在本发明的室内定位移动终端的系统中，所述控制端包括后台以及与所述后台相连的控制节点；所述控制节点用于控制所述定位节点向所述移动终端发送连接信息，并将接收到的所述应答信息和信号强度信息，连同自身存储的所述定位节点的编号信息一起传送给所述后台；所述后台用于对所述应答信息和信号强度信息进行分析计算。

进一步，在本发明的室内定位移动终端的系统中，所述移动终端为装有 2. 4GHz射频 IC卡的移动终端。

进一步，在本发明的室内定位移动终端的系统中，所述定位节点包括依次相连的射频接口器件、放大电路以及射频收发天线；所述射频接口器件与所述控制节点有线连接；所述射频收发天线与所述移动终端无线连接，用于发送所述连接信息以及接收所述应答信息。

进一步，在本发明的室内定位移动终端的系统中，所述射频接口器件以及射频收发天线的频段均为 2. 4GHz。

进一步，在本发明的室内定位移动终端系统中，所述控制节点包括微控制器和与之相连的多路连接器；所述微控制器通过所述多路连接器与所述的至少一个定位节点有线连接，用于控制所述定位节点向所述移动终端发送连接信息和连接信息的发射功率，以及将所述应答信息、信号强度信息和所述定位节点的编号信息返回给所述后台。

进一步，在本发明的室内定位移动终端系统中，所述后台以总线方式与所述的至少一个控制节点连接。

进一步，在本发明的室内定位移动终端的系统中，所述后台至少对所述两个或两个以上的定位节点返回的应答信息和信号强度信息进行分析计算以实现对所述移动终端的精确定位，具体方式为：所述后台将第一个返回应答信息的定位节点作为原定位节点，并根据存储在自身的所述原定位节点的记录信息，找到所述原定位节点的周边定位节点；

所述后台通过所述控制节点，控制所述周边定位节点分别向所述移动终端发送连接信息，并接收所述周边定位节点返回的应答信息和信号强度信息；

所述后台根据所述原定位节点以及周边定位节点返回的应答信息和信号强度信息进行综合分析计算以实现对所述移动终端的精确定位。

同时，本发明还提供了一种室内定位移动终端的方法，包括以下步骤：

控制端控制定位节点在特定区域内向移动终端发送连接信息，并接收定位节点接收到的所述移动终端响应的应答信息，以及所述定位节点测量到的所述应答信息的信号强度信息；

所述控制端对所述应答信息和信号强度信息进行分析计算以对所述移动终端进行定位。

进一步，在本发明的室内定位移动终端系统中，所述控制端包括后台以及与所述后台相连的控制节点，所述移动终端为装有 2. 4GHz 射频 IC卡的移动终端；

在所述控制节点的控制下，所述定位节点向装有射频 IC卡的移动终端发送连接信息；

所述定位节点接收所述移动终端响应的应答信息，并测量所述应答信息的信号强度；

所述控制节点接收所述定位节点发送来的所述应答信息和信号强度信息，连同自身存储的所述定位节点的编号信息一起传送给所述后台；

所述后台对接收到的所述应答信息和信号强度信息进行分析计算以对所述移动终端进行定位。

由于采用了以上技术方案，使本发明具备的有益效果在于：定位节点在控制端的控制下，在特定区域内向移动终端发送连接信息，以及接收移动终端响应的应答信息，测量该应答信息的信号强度，并将应答信息和信号强度信息传送给控制端，以及通过控制端来对接收到的应答信息和信号强度信息进行分析计算的系统设计，使得在无需更改现有移动终端的情况下，即实现了对室内移动终端的精确定位，且定位筒便，方便人们的使用，具有广泛适用性。附图说明

图 1为本发明一个实施例的系统示意图；

图 2为本发明一个实施例的定位节点的组成示意图；

图 3为本发明一个实施例的控制节点的组成示意图；

图 4为本发明一个实施例的多定位节点的综合测量的示意图。具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

针对现有定位技术中，在室内、较封闭的环境中对移动终端进行定位时，定位精度会急剧恶化的问题，本发明提出了一种室内定位移动终端的系统及方法。

该发明的构思是：通过特定的定位节点与存在于一定区域内（如室内，较封闭的环境中或人口较密集的环境中）的移动终端，特别是与装有 2. 4G射频 IC卡装置的进行无线通信，以及定位节点与控制端之间进行通信的系统设计，从而使得定位节点在一定范围内接收到的移动终端响应的应答信息，而且这个范围可以初步满足最低定位精度要求；进一步，在安装定位节点时，保证其覆盖范围内受到各种外在物体的干扰较少，既而测量出的信号强度的精度也高，因此控制端可以根据较精确的信号强度定位移动终端，从而提高对室内移动终端的定位精度。并且由于装有 2. 4G射频 IC卡的移动终端可以广泛地应用在人们的日常生活中，因此基于这种移动终端的定位系统可以很方便地开展 LBS服务。本发明提出的一种室内定位移动终端的系统，包括：控制端，至少一个被安装在室内的定位节点；定位节点用于在控制端的控制下，在特定的区域内向移动终端发送连接信息；以及接收移动终端响应的应答信息，测量该应答信息的信号强度，并将应答信息以及信号强度信息传送给所述控制端；控制端用于对接收到的应答信息和信号强度信息进行分析计算以对移动终端进行定位。

需要说明的一点是，该种室内定位移动终端系统，可以用于大型商场，娱乐场所等室内环境；但不应理解为只适用于室内环境，其还可以用于其他较密闭的环境，如地下停车场，隧道或者其他人口较密集的环境中，只要能够在该较密闭环境中固定安装定位节点即可。

需要说明的第二点是，该种定位节点，只在特定的区域内发送连接信息，并且该特定区域的范围是很小的。也就是说，该种定位节点发射的连接信息的覆盖范围是 4艮小的，一般在 20m左右。因此，如果移动终端能够接收到该定位节点发送的连接信息，则说明移动终端与该定位节点的距离是很近的，因此可以初步满足最低定位精度的要求。然而，现有的基站定位或者是 GPS定位方式，其定位误差一般在几十米或者上百米，若受到天气、建筑物等影响，其定位精度会更低。而利用本发明的方法对室内的移动终端进行定位时，由于每个定位节点的覆盖范围小，因此，定位节点测量出来的信号强度信息较精确，进而控制端能够根据较精确的信号强度信息进行定位，从而使得该种定位方式的定位精确度比 GSM定位方式和 GPS定位方式都高。

进一步，控制端具体包括后台以及与后台相连的控制节点；控制节点与定位节点连接，用于控制定位节点向移动终端发送连接信息，并将接收到的应答信息和信号强度信息，连同自身存储的所述定位节点的编号信息一起传送给所述后台；而后台主要用于对接收到的应答信息以及该应答信息的信号强度信息进行分析计算，以定位移动终端。实际上，后台可以是运行在一台计算机上的软件以及存储各控制节点分布位置的系统记录信息。后台至少会与一个控制节点以总线方式连接，并运用一定的软件算法，对控制节点反馈的应答信息和信号强度信息进行分析计算，继而对移动终端进行定位。当然，后台还可以与多个控制节点连接，从而可以对多个控制节点反馈的应答信息和信号强度信息进行分析计算，进而对不同的移动终端进行精确地定位。

在本发明一个具体实施例中，所述移动终端为装有 2. 4GHz射频 IC 卡的移动终端。如此选择，主要是因为该种移动终端可以在短距离内进行通信，具备电子钱包等移动支付功能，势必在人们的日常生活中得到广泛的应用。而由于现有的射频 IC卡的频段是基于 2. 4GHz 的，因此，在此可以选择频段为 2. 4GHz的射频 IC卡。利用装有 2. 4GHz 的射频 IC卡的移动终端，可以实现移动终端与定位节点之间在短距离内的无线通信，从而实现对移动终端的精确定位。因此，可以在不改变现有的装有 2. 4GHz射频 IC卡的移动终端的情况下，对该种移动终端进行精确的室内定位，且定位方式筒单，方便了人们的使用。

在本发明的一个具体实施例中，定位节点包括依次相连的射频接口器件、放大电路以及射频收发天线；射频接口器件用于与控制节点有线连接，用于接收控制节点下发的控制命令，以及将应答信息和信号轻度信息传送给控制节点，保证定位节点与控制节点之间的正常的数据信息交互；射频收发天线与移动终端无线连接，用于发送连接信息以及接收移动终端返回的应答信息。由于移动终端中的射频 IC卡的频段是 2. 4GHz , 因此，射频收发天线的频段选择 2. 4GHz，因为只有这样，才能保证定位节点与移动终端之间短距离内正常的移动通信。同时，射频接口器件的频段也选择 2. 4GHz , 这样才能保证定位节点与控制节点之间的正常通信。实际使用中，定位节点被固定安装在室内的特定位置上，保证其覆盖范围内受到各种外在物体的干扰较少；且定位节点与装有 2. 4GHz 射频 IC卡的移动终端进行短距离通信的通信距离为以定位节点为中心的一定半径范围内。通常情况下，将这个一定半径范围称为该定位节点的覆盖范围，只要移动终端在定位节点的覆盖范围内，就可以与定位节点进行无线通信。通常情况下，定位节点的覆盖范围的半径小于 20m。

定位节点在控制节点的控制下，在 2. 4GHz频点序列的所有频点上以广播的形式在其覆盖范围内发送连接信息；移动终端中的射频 IC卡处于该 2. 4GHz频点序列的其中一个频点序列上，若移动终端处于该定位节点的覆盖范围内，则可以接收到定位节点发出的连接信息，并返回应答信息，若移动终端不在定位节点的覆盖范围内，则接收不到连接信息。只要定位节点与移动终端成功连接，则后台通过计算，就可以得到一个移动终端的定位信息。由于定位节点的覆盖范围小，且定位节点覆盖范围内受到各种外在物体干扰较少，因此，定位节点接收到的移动终端响应的应答消息的精度就越高。与现有定位技术相比，采用该种定位移动终端的方法一方面能够提高定位精度，另一方面，还保证了该种定位方法的广泛适用性。

并且，射频接口器件与控制节点之间采用有线连接的方式，这使得控制节点接收到的应答消息以及信号强度消息可以几乎不受外界环境的影响，顺利地传输到后台并进行相应的处理，保证了系统的正常工作。当然射频接口器件与控制节点也可以采用无线方式连接。

在本发明的一个具体实施例中，控制节点包括控制器 MCU以及与之相连的多路连接器；微控制器通过多路连接器与至少一个定位节点有线连接，具体是与定位节点内的射频接口器件连接，主要用于控制定位节点向移动终端发送的连接信息以及该连接信息的发射功率，并将该定位节点返回的应答信息和信号强度信息返回给后台。

由此可见，定位节点是否向移动终端发送连接信息是由控制节点来决定的；并且，定位节点向移动终端发射的连接信息的发射功率也是有控制节点来决定的。控制节点可以通过调节定位节点发送的连接信息的发射功率来扩大或缩小定位节点的覆盖区域，从而在一定程度上可以灵活地调节对移动终端的定位精度。

在本发明的一个具体实施例中，后台至少会对两个定位节点或者两个以上的定位节点返回的应答信息进行分析计算以实现对移动终端的精确定位，具体方式为：

后台将第一个返回应答信息的定位节点作为原定位节点，将原定位节点确定的移动终端的位置确定为初始定位位置。后台根据存储在自身的原定位节点的记录信息，寻找原定位节点的周边定位节点；在寻找周边定位节点时，后台至少会找一个周边定位节点，或者更多的周边定位节点。后台通过控制节点，控制周边定位节点分别向移动终端发送连接信息，并接收周边定位节点返回的应答信息；最后，后台根据原定位节点以及周边定位节点返回的应答信息和信号强度信息进行综合计算以实现对移动终端的精确定位。

也就是说，后台先对原定位节点返回的应答信息进行分析计算，确定移动终端的初始定位位置。再对原定位节点的周边定位节点返回的应答信息进行分析计算，并将原定位节点与移动终端之间的距离、周边定位节点与移动终端之间的距离的进行综合比较，从而确定移动终端的最后定位位置。通过这种多个定位节点的综合测量，提高定位的精确度，实现对移动终端更精确的定位，满足人们对定位精度的需求。

需要说明的一点是，控制节点在控制周边定位节点分别向移动终端发送连接信息的时候，周边定位节点不需要在 2. 4GHz的所有频点序列上发送连接信息 ,只需要在原定位节点成功连接的移动终端响应的应答信息生成的 2. 4G频点序列的信道地址上发送即可。

实施例：

下面详细描述该种室内定位移动终端的系统：

如图 1-3所示：该种室内定位移动终端的系统，运用在基于 2. 4G 射频 IC卡的移动终端上。该种定位系统包括：移动终端 101 , 定位节点 102 , 控制节点 103和后台系统 1 04。移动终端 101是一个装有 2. 4G射频 IC卡装置的移动终端。如图 2所示，定位节点 102 , 由工作在 2. 4G频段的射频接口器件 201 , 信号放大电路 202 , 以及 2. 4G 射频收发天线 203组成。定位节点 102通过有线连接方式与控制节点 103连接，接收控制节点 103的控制命令并反馈数据信息。如图 3所示，控制节点 103 , 包含一个微控制器 MCU 301和一个多路器件 302。控制节点可以通过多路器件 302与一个或多个定位节点连接。后台系统 104 可以是一个运行在通用计算机上的软件以及存储各节点分布位置的系统记录信息。

图 4为本发明一个实施例的多定位节点的综合测量的示意图。下面，结合图 4详细介绍该室内定位移动终端系统的工作流程，如图 4 所示：

51、装有 2. 4G射频 IC卡的移动终端 404在室内的运动平面 406 内，并进入 A定位节点的覆盖区域 402内的某个位置 405上；

52、移动终端 404处于 2. 4G频点序列的某个随机频点上，控制节点 103控制定位节点 A在 2. 4G频点序列的所有频点上发送连接信息；

53、移动终端 404响应定位节点 A发送的连接信息，并返回对应的应答信息，该应答信息包括移动终端自身唯一身份识别号；

54、定位节点 A接收该应答信息，并测量该应答信息的信号强度, 并将该应答信息和应答信息的信号强度信息回送给控制节点 103；

55、控制节点 103将定位节点 A的编号，连同收到的移动终端 404返回的应答信息和定位节点测量得到的信号强度信息一同反馈给后台 104;

56、后台 104 ^据定位节点 A的编号，确定移动终端 404处于以该定位节点 A安装位置为中心的 20m的范围内，从而实现目标的初步定位；此时将定位节点 A称为原定位节点；

57、后台 104从后台自身存储的记录信息中找到原定位节点 A的周边定位节点 B和 C的信息；

58、在控制节点 103的控制下，周边定位节点 B, C在由成功连接的移动终端 404的响应的应答信息生成的 2. 4G频点序列的信道地址上，分别依次向移动终端 404发送连接信息以实现与移送终端 404 的连接，并接收移动终端 404响应的应答信息，测量应答信息的信号强度；

59、周边定位节点 B, C将应答信息，以及测量得到的信号强度信息回送给上层对应的控制节点 103;

S10、各控制节点 103将收到的应答信息和信号强度信息，连同相应的定位节点的编号一同反馈给后台系统 104;

S1 后台系统 104通过一定的软件算法，对定位节点 A, B, C 的连接状态和接收到的信号强度信息进行综合分析，得到该移动终端 404与各个定位节点 A, B, C之间距离的比较信息。

步骤一，控制端控制定位节点向移动终端发送连接信息，并接收定位节点接收到的所述移动终端响应的应答信息，以及所述定位节点测量到的所述应答信 , 的信号强度信 , ；步骤二，所述控制端对所述应答信息和信号强度信息进行分析计算以对所述移动终端进行定位。

在该实施例中，所述控制端包括后台以及与所述后台相连的控制节点，所述移动终端为装有 2. 4GHz射频 IC卡的移动终端；

在控制节点的控制下，定位节点向装有射频 IC卡的移动终端发送连接信息；该定位节点接收移动终端响应的应答信息，并测量该应答信息的信号强度；控制节点接收定位节点发送来的所述应答信息和信号强度信息，连同自身存储的定位节点的编号信息一起传送给后台；后台对接收到的应答信息和信号强度信息进行分析计算以对移动终端进行定位。

在具体应用本发明时，在基于现有的人们常使用的装有 2. 4GHz 射频 IC卡的移动终端的情况下，在控制端的控制下，利用特定定位节点与移动终端之间在特定区域内的无线通信，即实现了对室内移动终端的精确定位，且定位筒便，方便人们的使用。与传统的 GSM定位方式和 GPS定位方式相比，该种定位方式提高了对室内的移动终端的定位精度。而与 Zigbee定位方式相比，该种定位方式无需更改现有的移动终端，即可进行定位，降低了定位成本，具有广泛适用性。本发明尤其适用于位于室内，较封闭的环境中或人口较密集的环境中的移动终端的定位。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干筒单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

权利要求书

1、一种室内定位移动终端的系统，其特征在于，包括：控制端，至少一个被安装在室内的定位节点；其中，

所述定位节点用于在所述控制端的控制下，在特定区域内向所述移动终端发送连接信息，以及接收所述移动终端响应的应答信息，测量所述应答信息的信号强度，并将所述应答信息以及信号强度信息传送给所述控制端；

所述控制端用于对接收到的所述应答信息和所述信号强度信息进行分析计算以对所述移动终端进行定位。

2、如权利要求 1所述的系统，其特征在于，所述控制端包括后台以及与所述后台相连的控制节点；所述控制节点用于控制所述定位节点向所述移动终端发送连接信息，并将接收到的所述应答信息和信号强度信息，连同自身存储的所述定位节点的编号信息一起传送给所述后台；所述后台用于对所述应答信息和信号强度信息进行分析计算。

3、如权利要求 2所述的系统，其特征在于，所述移动终端为装有 2. 4GHz射频 IC卡的移动终端。

4、如权利要求 2所述的系统，其特征在于，所述定位节点包括依次相连的射频接口器件、放大电路以及射频收发天线；所述射频接口器件与所述控制节点有线连接；所述射频收发天线与所述移动终端无线连接，用于发送所述连接信息以及接收所述应答信息。

5、如权利要求 4所述的系统，其特征在于，所述射频接口器件以及射频收发天线的频段均为 2. 4GHz。

6、如权利要求 2所述的系统，其特征在于，所述控制节点包括微控制器和与之相连的多路连接器；所述微控制器通过所述多路连接器与所述的至少一个定位节点有线连接，用于控制所述定位节点向所述移动终端发送连接信息和连接信息的发射功率，以及将所述应答信息、信号强度信息和所述定位节点的编号信息返回给所述后台。

7、如权利要求 2至 6任一项所述的系统，其特征在于，所述后台以总线方式与所述的至少一个控制节点连接。

8、如权利要求 2至 6任一项所述的系统，其特征在于，所述后台对所述两个或两个以上的定位节点返回的应答信息和信号强度信息进行分析计算以实现对所述移动终端的精确定位，具体方式为：所述后台将第一个返回应答信息的定位节点作为原定位节点，并根据存储在自身的所述原定位节点的记录信息，找到所述原定位节点的周边定位节点；

9、一种室内定位移动终端的方法，其特征在于，包括以下步骤：控制端控制定位节点在特定区域内向移动终端发送连接信息，并接收定位节点接收到的所述移动终端响应的应答信息，以及所述定位节点测量到的所述应答信息的信号强度信息；

10、如权利要求 9所示的方法，其特征在于，所述控制端包括后台以及与所述后台相连的控制节点，所述移动终端为装有 2. 4GHz射频 IC卡的移动终端；